کابل و کابل‌کشی در برق صنعتی

مقدمه

پس از آشنایی با انواع لوله‌های مورد استفاده در صنعت برق، نوبت به شناخت کابل می‌رسد؛ عنصری که در واقع درون همان لوله‌ها یا کانال‌ها قرار می‌گیرد و وظیفهٔ اصلی انتقال جریان برق را بر عهده دارد. طراحی صحیح شبکه‌های برق و انتخاب مناسب کابل، در کارخانجات، مراکز صنعتی و منازل از اهمیت بسیاری برخوردار است. در طراحی شبکه و کابل‌کشی، سه اصل زیر همواره باید مورد توجه قرار گیرد:

1. جریان برق از حد مجاز جریان کابل بیشتر نشود.
2. افت ولتاژ بیش از حد مجاز نباشد.
3. محاسبات اقتصادی در مورد سطح مقطع انتخابی از نظر تلفات توان انجام گیرد.

ساختمان کابل

هر کابل از چهار بخش اصلی تشکیل شده است:

۱. هادی کابل

هادی کابل‌های برق از مس الکترولیت با خلوص بالا ساخته می‌شود. هادی‌ها را به شکل‌های مثلثی و گرد می‌سازند که علائم اختصاری آن‌ها به این صورت است:

• S = مثلثی یا سه‌گوش، r = گرد یا دایره‌ای
• e = تک‌رشته، m = چند رشته

۲. عایق کابل‌ها

عایق کابل‌ها معمولاً از مادهٔ P.V.C یا P.E.T ساخته می‌شود. معمولاً مقداری پودر P.V.C نیز در زیر روپوش اصلی کابل و بین هادی‌های داخل کابل قرار می‌گیرد. خاصیت این پودر (اینست) این است که هنگام خنک‌شدن کابل و آتش‌سوزی، یا گرم‌شدن بیش از حد در اثر عبور جریان از حد مجاز، از شعله‌ور شدن کابل جلوگیری می‌کند. به کابل‌هایی که دارای روپوش P.V.C یا پودر P.V.C هستند، اصطلاحاً کابل‌های پروتودور می‌گویند.

۳. غلاف کابل

جنس غلاف کابل معمولاً از سرب است و برای جلوگیری از نفوذ رطوبت و بالا بردن استحکام کابل، به دور روپوش بیرونی کابل قرار می‌گیرد. معمولاً در کابل‌کشی‌های زیرزمینی از آن استفاده می‌شود. یک لایه قیرگونی نیز دور غلاف کابل قرار می‌گیرد تا کابل در برابر رطوبت کاملاً محافظت شود. کابل‌هایی که برای خنک‌کردن از روغن استفاده می‌کنند «کابل روغنی» نامیده می‌شوند و معمولاً یک مرکز محلی برای ریختن روغن در داخل کابل وجود دارد.

۴. حفاظ کابل

در برخی کابل‌ها برای تأمین حفاظت در برابر برق‌گرفتگی ناشی از ضربه‌خوردن به کابل، حفاظتی از مس به‌صورت مارپیچ به دور آن تشکیل می‌شود. معمولاً از این حفاظ به‌عنوان سیم زمین یا سیم ارت نیز استفاده می‌شود.

جدول رنگ‌بندی کابل‌ها

سطح مقطع استاندارد کابل‌ها (mm²)

کابل‌ها به‌صورت استاندارد در سطح مقاطع زیر عرضه می‌شوند:

۱.۵ – ۲.۵ – ۴ – ۶ – ۱۰ – ۱۶ – ۲۵ – ۳۵ – ۵۰ – ۷۰ – ۹۵ – ۱۲۰ – ۱۵۰ – ۱۸۵ – ۲۴۰ – ۳۰۰ – ۴۰۰ – ۵۰۰ – ۶۲۵ – ۸۰۰ – ۱۰۰۰

نکته: طبق جدول رنگ‌بندی، سیم به رنگ سبز-زرد صرفاً برای تشخیص سیم اتصال زمین (SL) است و مصرف غیر از آن مجاز نیست؛ سیم آبی نیز به‌عنوان سیم نول شناخته می‌شود.

طرز خواندن حروف روی کابل‌ها (استاندارد V.D.E آلمان)

راهنمای رمزگشایی و شناخت کدهای استاندارد کابل‌های برق (استاندارد VDE)

همان‌طور که در بخش «کابل و کابل‌کشی» اشاره شد، تشخیص مشخصات فنی کابل صرفاً با خواندن حروف و اعداد چاپ‌شده روی بدنهٔ آن امکان‌پذیر است. این روش نام‌گذاری بر اساس استاندارد آلمانی V.D.E (Verband der Elektrotechnik) تدوین شده و امروزه در بازار برق ایران نیز به‌طور گسترده کاربرد دارد. در این مقاله، ابتدا کلید رمزگشایی حروف را مرور کرده و سپس با ارائهٔ جدولی از پرکاربردترین کدهای کابل در بازار، نحوهٔ خواندن هرکدام را به‌صورت عملی نشان می‌دهیم.

کلید حروف استاندارد VDE

جدول ۱۰ کابل متداول و رمزگشایی آن‌ها

نحوهٔ گام‌به‌گام خواندن یک کد کابل

برای رمزگشایی هر کد کابل، ترتیب زیر را دنبال کنید:

1. حرف اول (N یا NA): جنس هادی را مشخص می‌کند — مس یا آلومینیوم.
2. حروف بعدی (Y، C، R، B، H): نوع عایق، روپوش و حفاظ کابل را نشان می‌دهند.
3. عدد × سطح مقطع (مثل 4×2.5): تعداد رشته‌ها و سطح مقطع هر رشته به میلی‌متر مربع.
4. حروف کوچک کنار سطح مقطع (r/s و e/m): شکل هندسی هادی (گرد یا مثلثی) و نوع ساخت آن (تک‌رشته یا افشان).
5. عدد پیش از KV یا V: ولتاژ فازی (نسبت به زمین) و پس از ممیز، ولتاژ خطی (بین دو فاز) که کابل تحمل می‌کند.

اتصالات کابل‌ها

۱. اتصال کابل به کابل‌شو

برای اتصال کابل به مدار از کابل‌شو یا کفشک کابل استفاده می‌شود. کابل‌شوها ممکن است پرسی یا قابل لحیم‌کاری باشند و معمولاً برای بدست‌آوردن اتصال صددرصد اطمینان قابل، کلیهٔ کابل‌شوها را با کابل لحیم می‌کنند.

انواع کابلشو

۲. بریدن، روپوش‌برداری و نصب کابل‌شو

کابل‌ها را با انبر کابل‌بری می‌برند. روپوش‌برداری با چاقوی مخصوص روپوش‌برداری انجام می‌شود؛ به این صورت که قسمتی که باید روپوش‌کشی شود، خط‌کشی نموده، سپس با چاقو دور تادور محیط کابل را با دقت می‌برند. عمق چاقو در روپوش‌برداری باید به‌اندازه‌ای باشد که موجب زخمی‌شدن هادی‌های داخلی نگردد.

بستن کابل‌شو به وسیلهٔ پیچ و مهره

پس از اینکه کابل‌شو را به کابل متصل کردیم، از پیچ و مهره و شین‌های ورودی برای انتقال جریان به تابلو استفاده می‌شود. هنگام بستن کابل‌شو، دقت داشته باشیم مهره‌ها کاملاً سفت باشند زیرا شل‌بودن اتصال موجب پیدایش جرقه و سوختن کابل در محل اتصال به شین می‌شود.

عوامل تعیین‌کننده سطح مقطع کابل

۱. جریان مجاز

جریان مجاز عبوری از سیم‌ها و کابل‌ها به‌طوری تعیین می‌شود که درجه حرارت عایق سطح هادی‌ها و کابل‌های P.V.C از ۴۰ درجه سلسیوس بالاتر نرود. برای تعیین جریان مجاز عبوری، کابل‌های مدفون در خاک بر مبنای ماسهٔ نرم و کابل‌های آزاد در هوا بر اساس دمای هوای ۳۰ درجه سلسیوس محاسبه می‌شوند. جدول جریان مجاز کابل‌های روپوش‌دار پروتودور با توجه به محل نصب سیم‌ها و کابل‌ها به سه گروه تقسیم می‌شود:

• گروه ۱: سیم‌های تک‌رشته و کابل‌های چند رشته که از داخل لوله عبور داده می‌شوند.
• گروه ۲: کابل‌های تک‌رشته و چند رشته که خارج از لوله مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• گروه ۳: کابل‌های تک‌رشته که در فضای آزاد یا با حداقل فاصله از یکدیگر به اندازهٔ قطر کابل نصب می‌شوند.

جدول جریان مجاز کابل‌های روپوش‌دار پروتودور (نمونه‌ای)

۲. افت ولتاژ در کابل

در شبکه‌های پخش انرژی الکتریکی، اندازهٔ سطح مقطع کابل‌ها تنها بر اساس جریان مجاز عبوری از آن انتخاب نمی‌شود، بلکه طول کابل که با افت ولتاژ متناسب است عامل تعیین‌کننده‌ای نیز محسوب می‌شود.

۳. شرایط نصب و قرار دادن کابل‌های برق

کابل‌های با عایق و روپوش پلاستیکی را نباید هیچ‌گاه در درجه حرارت زیر ۵۰ درجه سلسیوس نصب نمود. در صورت اجبار (قرقره کابل چند روز قبل از نصب در محیطی با گرمای حداقل ۲۰ درجه نگهداری شده باشد) و بلافاصله پیش از استفاده به دمای غیرمجاز نرسد. هنگام کابل‌کشی در جاهایی که به‌وسیلهٔ جک، کابل کشیده می‌شود، باید مواظب باشیم که نیروی کشش وارده از مقدار مجاز بیشتر نشود.

اگر کابل در خاک دفن شود، باید کانال را به عمق ۷۰ سانتی‌متر و عرض ۳۰ تا ۵۰ سانتی‌متر حفر نماییم؛ سپس به ارتفاع ۱۰ سانتی‌متر کف کانال را با ماسه‌نرم بپوشانیم، کابل را با ماسه‌ها روی هم قرار داده و مجدداً به ارتفاع ۱۰ سانتی‌متر دیگر آن را ماسه‌نرم می‌ریزیم. سپس روی ماسه‌ها آجرفرش نموده و آنگاه آجرها را با خاک معمولی می‌ریزیم. این عمل سبب می‌شود که فشار طبقات خاک روی کابل کمتر شده و همچنین در موقع کندن مجدد، کابل به وسیلهٔ ضربات بیل و کلنگ زخمی نشود.

روش‌های کابل‌کشی

منظور از کابل‌کشی صنعتی، برق‌رسانی به مراکزی مانند کارخانجات، کارگاه‌ها و ساختمان‌های بزرگ و بیمارستان‌ها می‌باشد. روش‌های اصلی کابل‌کشی عبارت‌اند از:

۱. کابل‌کشی در ساختمان‌های بلند و بزرگ

در این مراکز به علت وضعیت کار، هرکدام از طبقات از یک واحد مستقل در نظر گرفته می‌شوند. مسیر لوله‌ها روی دیوارها معمولاً به‌صورت عمودی و برای برق‌رسانی در مسیر افقی به علت برخورد با ستون‌های بتونی یا فلزی معمولاً از کف ساختمان‌ها استفاده می‌شود.

۲. کابل‌کشی در مراکز تجاری مانند بانک‌ها، بیمارستان‌ها و غیره

• الف) نصب کابل بر روی دیوارها: کابل توسط بست‌های فلزی پلاستیکی و به‌وسیلهٔ رول‌پلاک و پیچ بر روی دیوار نصب می‌شود. فاصله بست‌ها از یکدیگر باید حداکثر به اندازهٔ قطر کابل و حداقل به‌اندازهٔ نصف قطر کابل باشد. فاصلهٔ بست‌ها در مسیرهای افقی بین ۵۰ تا ۸۰ سانتی‌متر و در مسیرهای عمودی حدود ۸۰ تا ۱۲۰ سانتی‌متر قرار می‌گیرد.
• ب) نصب کابل‌ها با استفاده از لوله‌های فولادی: در مکان‌هایی که امکان برخورد وسایل برنده با کابل وجود دارد یا رفت‌وآمد زیاد است.
• ج) نصب کابل‌ها در کانال‌های سیمانی: عمق این کانال‌ها ۳۰ تا ۷۰ سانتی‌متر و عرض ۳۰ تا ۴۰ سانتی‌متر است.
• د) نصب کابل با استفاده از سینی‌های فلزی: در این روش از سینی‌های فلزی با روکش گالوانیزه استفاده می‌شود که کابل‌ها روی این سینی‌ها قرار می‌گیرند. کاربرد این روش معمولاً در کارخانجات و مراکز صنعتی است.

اتصالات کابل‌ها (مفصل‌بندی)

منظور از اتصالات کابل‌ها، اتصال انتهایی، اتصال سربه‌سر، اتصال سه‌راهی و اتصال چهارراهی است که در مواردی که کابل به دلایلی صدمه ببیند و بخواهند آن را ترمیم کنند یا در جهت انشعابات و انتهای خطوط و جهت اتصال کابل‌ها از وسایلی استفاده می‌شود که به آن‌ها مفصل می‌گویند. مفصل‌ها و سرکابل‌ها از چدن، فولادو یا مواد عایقی مانند P.V.C ساخته می‌شوند. دو نوع مفصل بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند:

1. مفصل‌های VS: متداول‌ترین نوع مفصل که برای مفصل‌بندی کابل‌های زیرزمینی استفاده می‌شود. جنس این مفصل‌ها از چدن است.
2. مفصل‌های PV: برای انشعابات و اتصال کابل‌های پروتودور در مواردی که احتیاج به مفصل چدنی یا فولادی نباشد؛ لذا در انشعابات کوچک کاربرد دارند.

طریقهٔ بستن مفصل و سرکابل

عملیات لخت‌کردن و بستن سرکابل و مفصل یکی از کارهای دقیقی است که باید با نهایت دقت و حوصله و آگاهی انجام گیرد، چون کوچک‌ترین خطا و بی‌دقتی موجب اتصال سیم‌ها به یکدیگر یا یک سیم به زمین شده و در نتیجه کابل سوخته و از بین می‌رود.

مراحل بستن سرکابل

پس از قراردادن کابل داخل تابلو، روپوش کابل با نهایت دقت متناسب با اندازه‌ای که به‌راحتی در محل اتصال قرار گیرد برداشته می‌شود. سپس با وسیلهٔ پرسی، سرکابل را به آن پرس کرده یا در مواردی که سطح مقطع کابل زیاد باشد، سرکابل با استفاده از لحیم‌کاری متصل می‌شود.

مراحل بستن مفصل

1. محل قرارگرفتن مفصل باید کانال عریض‌تر شده و کابل‌ها مطابق شکل زیر در داخل کانال قرار گیرند.
2. سرکابل‌ها از وسط محلی که قرار است بریده شوند، طوری که این سرها در مقابل هم قرار گیرند، با فاصلهٔ حدود ۲ میلی‌متر از یکدیگر لخت می‌شوند.
3. روکش روی کابل درست به‌اندازهٔ نصف طول فضای داخل مفصل لخت شود.
4. لایهٔ غلاف سربی با وسیلهٔ حرارت (چراغ کوره‌ای) برداشته و با وسیلهٔ نفت آن را تمیز کرده، سپس سیم مفتولی دور غلاف سربی محل اتصال پیچیده و لحیم می‌شود تا باز نشود.
5. دو سر لخت‌شدهٔ دو کابل که یکدیگر را وصل می‌کنند، داخل مفق کرده و با وسیلهٔ کمان‌اره یک سوراخ در وسط مفق ایجاد می‌کنیم، سپس روی روپوش عایق هادی‌ها را با نوار نسوز کاملاً باندپیچی نموده، آنگاه سرهای لخت‌شده را وارد مفق کرده و با استفاده از حرارت چراغ کوره‌ای یا مشعل گاز، مفق را حرارت داده و سپس با وسیلهٔ لحیم‌شمش داخل سوراخ وسط مفق آن را پر از لحیم ذوب‌شده تا اتصال کاملی بین دو کابل ایجاد شود.
6. در صورتی که کابل چند رشته باشد (مثلاً اتصال سه‌فاز و سیم نول)، باید برای هرکدام از هادی‌ها این عمل را تکرار کنیم، اما توجه داشته باشیم که دو سر هادی‌های هر فاز را به گونه‌ای لخت کنیم که در دخل مفصل کاملاً روی هم قرار نگیرند.
7. نوار نسوز را ازروی روپوش کابل‌های باز نموده سپس به وسیلهٔ نوارچسب برق روی مفق‌ها را بسته و درپوش بالای مفصل که مخصوص ریختن قیر می‌باشد را باز نموده و مقداری قیر را گرم می‌کنیم، داخل مفصل را از قیر پر می‌نماییم و صبر می‌کنیم تا کاملاً سرد شود.
8. پس از این مرحله، مفصل را به روش خاک قرار داده پشت خاک قرار داده و روی آن را می‌پوشانیم؛ برای حفاظت بیشتر روی کانال مفصل، به دقت آجرچینی کرده آنگاه خاک روی آجرها را با ماسه‌نرم یا شن پوشانیم.

سوالات متداول (FAQ)

۱. تفاوت اصلی سیم و کابل چیست؟

کابل نسبت به سیم دارای ساختار پیچیده‌تری است و شامل هادی، عایق، غلاف محافظ (معمولاً سربی) و در برخی موارد حفاظ مسی نیز می‌شود؛ در حالی‌که سیم معمولی فقط هادی و یک لایه عایق ساده دارد. کابل به همین دلیل در محیط‌های سخت‌تر مانند دفن در خاک یا محیط‌های صنعتی مرطوب کاربرد دارد.

۲. کابل با هادی مسی بهتر است یا آلومینیومی؟

کابل با هادی مسی (نماد N) رسانایی بالاتر و مقاومت الکتریکی کمتری نسبت به آلومینیوم دارد و به همین دلیل برای همان سطح مقطع، جریان بیشتری را با افت ولتاژ کمتر عبور می‌دهد. کابل آلومینیومی (نماد NA) سبک‌تر و ارزان‌تر است و بیشتر در خطوط انتقال با مسافت طولانی و سطح مقطع بالا به‌کار می‌رود.

۳. کدام کابل بهترین انتخاب برای کابل‌کشی زیرزمینی است؟

برای دفن در خاک، کابل باید دارای غلاف سربی و لایهٔ محافظ قیرگونی باشد تا در برابر نفوذ رطوبت مقاوم باشد؛ کابل‌های پروتودور با روپوش P.V.C به‌همراه مفصل‌بندی مناسب از نوع VS (چدنی) بهترین گزینه برای این کاربرد به‌شمار می‌روند.

۴. آیا کابل داخل لوله فولادی جریان بیشتری عبور می‌دهد؟

طبق جدول جریان مجاز، کابل‌های داخل لوله (گروه ۱) کمترین جریان مجاز را دارند؛ زیرا گرمای ناشی از عبور جریان راحت‌تر خارج نمی‌شود. کابل‌های آزاد در فضا با فاصله از یکدیگر (گروه ۳) بیشترین جریان مجاز را دارند، چون هوا در اطراف آن‌ها جریان دارد و گرما بهتر دفع می‌شود. پس عبور از داخل لوله فولادی به‌معنای جریان بیشتر نیست، بلکه ظرفیت جریان را نسبت به حالت آزاد کمی محدودتر می‌کند؛ در عوض ایمنی مکانیکی بالاتری فراهم می‌سازد.

۵. چرا کف کانال کابل باید با ماسه پوشانده شود؟

چون سنگ‌ریزه و اجسام تیز موجود در خاک می‌توانند به روپوش کابل آسیب بزنند. لایهٔ ماسهٔ نرم مانند یک بالشتک محافظ، کابل را از تماس مستقیم با خاک و سنگ‌ها جدا می‌کند و از پارگی عایق جلوگیری می‌کند.

6. اگر روی کابل هیچ حرف C یا B دیده نشود یعنی چه؟

یعنی کابل فاقد حفاظ فلزی اضافی (مسی یا فولادی) است و فقط دارای عایق و روپوش پروتودور معمولی می‌باشد؛ این نوع کابل‌ها (مانند NYY) برای کابل‌کشی روکار، توکار یا داخل لوله مناسب‌اند، اما برای دفن مستقیم در خاک بدون لولهٔ محافظ توصیه نمی‌شوند.

7. تفاوت NYY و NYM در چیست و کدام برای منزل مناسب‌تر است؟

NYY برای کابل‌کشی عمومی، صنعتی و حتی دفن در خاک (با لولهٔ محافظ) به‌کار می‌رود، در حالی‌که NYM دارای یک لایهٔ عایق داخلی اضافه است و انعطاف‌پذیری و ایمنی بیشتری برای نصب توکار در دیوار و داخل لولهٔ ساختمان دارد؛ به همین دلیل NYM برای سیم‌کشی داخل منازل گزینهٔ رایج‌تر و مناسب‌تری است.

8. کابل هادی مثلثی بهتر است یا گرد؟

از نظر عملکرد الکتریکی تفاوتی ایجاد نمی‌کنند؛ تفاوت اصلی در فضای اشغال‌شده است — هادی‌های مثلثی در کنار هم فضای کمتری اشغال می‌کنند و قطر نهایی کابل را کوچک‌تر نگه می‌دارند، به همین دلیل بیشتر در کابل‌های چندرشته با سطح مقطع بالا (مانند نمونهٔ NAYY) دیده می‌شوند؛ هادی گرد بیشتر در کابل‌های تک یا کم‌رشته کاربرد دارد.

9. اعداد قبل و بعد از KV (مثل 0.6/1KV) دقیقاً چه چیزی را نشان می‌دهند؟

عدد اول ولتاژ فازی (بین هر هادی و زمین) و عدد دوم ولتاژ خطی (بین دو هادی فاز) است. این دو عدد، حداکثر ولتاژ کاری مجاز کابل را نشان می‌دهند و انتخاب کابل باید متناسب با ولتاژ شبکهٔ مصرفی (مثلاً ۲۲۰/۳۸۰ ولت برای شبکهٔ خانگی سه‌فاز ایران) انجام شود.